[發明專利]縱型熱處理用晶舟及使用此晶舟的硅晶片的熱處理方法

有效

• 申請號: 200980112346.8
• 申請日: 2009-04-09
• 公開（公告）號: CN101990699A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 小林武史
• 申請（專利權）人: 信越半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/22
• 分類號: H01L21/22;H01L21/324;H01L21/673
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 郭曉東;馬少東

技術領域

本發明是關于一種主要是在熱處理硅晶片等的時候所使用的縱型熱處理用晶舟及使用此晶舟的硅晶片的熱處理方法。

背景技術

使用半導體晶片，例如使用硅晶片來制造組件(device)時，從晶片的加工工序至組件的形成工序為止，經過許多工序，其中的一個工序是熱處理工序。熱處理工序，是以在晶片的表層形成無缺陷層、吸雜(gettering)、結晶化、氧化膜形成及不純物擴散等作為目的，而進行的重要的工序。

如此的熱處理工序，例如作為在氧化或不純物擴散中所使用的擴散爐(氧化、擴散裝置)，隨著晶片的大口徑化，主要是使用縱型熱處理爐，用以將多張晶片隔開規定的間隔且在水平支撐的狀態下進行熱處理。而且，在使用縱型熱處理爐來熱處理晶片時，為了安置多張晶片，是使用縱型熱處理用晶舟(以下有時稱為“熱處理用晶舟”或簡稱“晶舟”)。

圖4是表示先前通常的縱型熱處理用晶舟的概略。在此縱型熱處理用晶舟101中，在4根支柱(桿)102的兩端部，連結有一對板狀構件(也稱為連結構件、或頂板及底板)103。在各支柱102形成有多個槽(slit)105，在各槽105間的凸部，是具有作為晶片的支撐部106的作用。當熱處理晶片時，如圖5的(A)的俯視圖、圖5的(B)的主視圖所示，利用將晶片W的外周部載置在形成于各支柱102的相同高度處的支撐部106上，于是晶片W便可被支撐成水平狀。

圖6是表示縱型熱處理爐的一個例子的概略圖。在已搬入縱型熱處理爐220的反應室222內部的縱型熱處理用晶舟101上，水平地支撐著多張晶片W。在熱處理時，晶片W是通過設置在反應室222周圍的加熱器224而被加熱。在熱處理中，氣體經由氣體導入管226而被導入反應室222內，且從上方往下方流動而從氣體排氣管228被排出外部。所使用的氣體，是按照熱處理的目的而相異，主要是使用H₂、N₂、O₂、Ar等。不純物擴散時，這些氣體是使用作為不純物化合物氣體的載氣。

在縱型熱處理用晶舟101中的晶片支撐部106，可采用各種形狀，圖7的(A)及(B)分別表示一個例子。圖7的(A)是利用在圓柱狀的支柱102’設置凹狀的槽105’(溝槽)，來形成半圓形的支撐部106’。另一方面，圖7的(B)是在寬度大的方柱形狀的支柱102”設置凹狀的槽105”，來形成長方形的支撐部106”，相較于(A)的支撐部，用以支撐更接近晶片W中心的位置。此外，也有使槽形狀成為圓弧狀的物體、或成為鉤狀的物體等。

可是，若使用縱型熱處理用晶舟，特別是為了氧化或不純物擴散等目的而進行高溫熱處理的情況，因晶片本身的重量而引起內部應力、或是因晶片內溫度分布的不均勻性而發生熱變形應力等，這些應力若超過一定的臨界值時，會在晶片發生結晶缺陷也就是位錯(滑移位錯)。已知高溫時該位錯發生的臨界值會急劇地降低，所以越高溫越容易發生滑移位錯(slip?dislocation)。若在發生滑移位錯的位置形成組件時，會有成為接合漏泄等的原因，而造成組件制造的生產率顯著地降低的情形。

例如，當使用形成有圖7的(A)、(B)所示的支撐部106’、106”而成的先前的晶舟時，在與支撐部的前端接觸的位置，容易發生滑移位錯。這是因為在如此的前端部上會有點接觸的情形。

另外，例如僅是對支撐部施加化學氣相沉積(CVD)-碳化硅被覆而成的熱處理用晶舟，因為其表面的Ra(中心線平均粗糙度)為1微米左右，是非常粗糙，所以在將晶片載置在支撐部上的時候，晶片是在微小的隆起狀部(局部突起)，以點接觸的方式被支撐。因此，一般認為晶片的本身重量所引起的內部應力會局部地變大，而容易發生滑移位錯。

為了防止發生此種滑移位錯，有采取對支撐部的前端進行倒角加工(chamfering)、或是通過研磨晶片支撐部的表面來除去隆起狀部等的對策。

但是，因為熱處理用晶舟的支撐部是薄且脆，使用機械等進行倒角加工或研磨加工時，會有容易發生破損這樣的問題。即便支撐部只有破損一個時，晶舟整體都會變成不良品。因此，必須利用手操作等來研磨成完全的鏡面，但是因為各支撐部的面粗糙度容易發生偏差，且鏡面研磨全部的支撐部必須花費許多勞力，會使晶舟變為非常昂貴。

另外，為了確立支撐部的表面粗造度或前端部的倒角等的最佳形狀，必須進行許多的事先實驗，來制造出已設定為各式各樣的表面粗造度或倒角形狀的各種熱處理用晶舟。但是，因為熱處理用晶舟是昂貴的，欲備齊多種的熱處理用晶舟來進行實驗必須花費非常高的成本。